標準化廠房供配電設計探討

張琦

摘要：隨著社會經濟的迅速發展，在合理使用土地的前提下，標準化廠房的建設應運而生，成為中小企業生產經營的有利平臺。而標準化廠房設計中，如何合理、科學的完成供配電設計至關重要。本論述從標準化廠房供配電設計出發，重點分析了廠區高、低壓配電設計要點，以某標準化廠房供配電設計為例，介紹了供配電系統中的廠區中心開閉所、供配電系統、照明設計、防雷及接地系統、消防設計、電氣抗震設計的具體方案。在加快推進標準化廠房建設與運營的同時，合理選用配電設備、保證用電設備可靠性、提高電能利用率，才能有效降低能耗，保障工廠安全穩定的運營，最終實現供配電設計的合理性和安全性。

關鍵詞：標準化廠房；設計；中心開閉所；供配電

中圖分類號：TU1文獻標志碼：A

1概述

近年來，隨著越來越多標準化廠房的建設、開發及使用，標準化廠房中供配電設計的重要性也越來越高，可靠、合理的電力系統，是安全生產的重要前提，也是生產效率的重要保障[1]。首先，考慮到工業園區不同廠房的用電量差異較大，項目交付后廠區入駐的生產企業數量較多，為便于工業園區運營部門和供電部門的管理，標準化廠房供配電系統的合理設計是重點問題。其次，供電計費采用高供高計的計費方式，可控性較高，可有效防止用戶的竊電行為。并且供電部門只針對高壓用電客戶開取增值稅專用發票，租賃方在取得的增值稅專用發票開票日后可去主管國稅機關認證并在認證當月進行抵扣處理，為中小企業租賃方爭取更多的經濟利益。

2標準化廠房供配電設計要點

2.1廠區高壓配電設計

（1）廠區中心開閉所的位置應深入或者靠近負荷中心，應以線路最短、能耗最低、進出線方便為準則。盡量使供電的輻射距離不超過300 m，供電半徑一般小于250 m為宜[2]。當開閉所和廠房變配電室的供電距離大于300 m時，可能會造成電壓損失過大或保護電器不能保護線路。

（2）廠區中心開閉所的10 kV電源由市政高接口引進，開閉所內的高壓室設高壓環網柜，為廠區內的各廠房饋出10 kV電源進線，并考慮發展的可能性，高壓配電柜預留有15%的備用位置，各廠房內設配電間一處作為預留，后期根據廠區入住的生產企業方實際用途，確定各廠房變壓器的容量，向當地供電局報裝。開閉所內的低壓室設置一臺公共用電變壓器，為園區公共照明、換熱站、水泵房等設備用房供電，低壓配電柜的出線回路宜預留25%左右的備用位置及備用回路，以便后期增加用電設備。

2.2廠區低壓配電設計

低壓配電系統的設計要點是以人為本，電力系統的正常運行、保障操作人員的人身安全、以及維護電氣裝置的安全都是安全用電最基本的要求。低壓供電系統電源采用0.4 kV，廠區的公共用電設備采用TN-C-S系統，室內用電設備采用TN-S系統，供電形式為放射式。廠房中必然會用到各種電器設備，每種電器設備的接地方式也大不相同。對于標準化廠房來說，每個廠房中的電氣設備也不盡相同，應提前考慮埋接地連接板，以及其與墻內、板內或柱內主筋焊連且引至基礎接地網[3]。

3某標準化廠房供配電設計實例

3.1工程概況

以某市經濟開發區新材料產業基地建設項目為例，其總用地面積為94 456.66 m2（約141.68畝），總建筑面積50 829 m2。建設內容包括：標準化單層鋼結構廠房6棟，建筑面積45 378 m2（均為地上，屋頂最高處可達13 m）；附建三層框架結構辦公用房三棟，建筑面積4 383 m2（均為地上）；廠房屋面設計為帶采光窗的雙層壓型鋼板復合保溫屋面，屬于丁類廠房。圖1為某市經濟開發區的標準化廠房。

本工程為某市經濟開發區新材料產業基地建設三期項目，經過和甲方溝通，了解到本項目一期和二期的共性問題：第一，廠房租賃方在設計階段不能確定，進而用電量前期無法準確設計，導致所有廠房預留用電容量基本相同，各廠房單體的進線電纜也已預埋到位，包括廠房內配電間的低壓進線柜已安裝到位，等到廠房竣工招商，入駐租賃方進場后發現，有的廠房用電量預留偏大，有的廠房已安裝的配電柜不能滿足實際用電量；第二，廠區從市政引進一路10 kV高壓進線，中心變配電室內集中設置變壓器，向各廠房供電均為0.4 kV，當地供電部門只針對高壓用電客戶開取增值稅專用發票，建設方統一向供電部門繳納電費后，再針對廠區中的租賃方收取電費，租賃方就無法取得增值稅專用發票而進行抵扣，這樣就不能為中小企業租賃方爭取更多的經濟利益；第三，根據當地供電部門建議，高供高計落實到每個廠房，可有效防止用戶竊電，適當減輕電費計量管理方面的工作量，盡可能滿足計量要求[3]。收集到這些問題后，在三期工程設計中，供配電方案如下：廠區中設一處中心開閉所，內設高壓環網柜，為廠區中單體各饋出一路10 kV的電源線，10 kV電源線經室外電纜溝引至各廠房的配電間，滿足每個廠房單獨進行高供高計的要求，待租賃方入場，根據實際用電設備確定變壓器的容量，然后向當地供電局報裝，這樣設置的變壓器負載率最優，相對變壓器的損耗最小。

3.2設計分界

（1）高低壓配電系統本次設計為系統主接線及整體構架示意，包括變配電所高低壓系統一次接線圖。由城市電網引入本工程的10 kV電源線路及高低壓配電系統由建設方委托的電力設計院設計實施，本次設計包括10 kV電源及分配線路在廠區室外的路由。

（2）換熱站、弱電機房等場所設計工藝中標廠商自帶配電箱（柜）或二次深化設計電氣成套箱（柜）由系統中標商設計實施，本次設計預留配電箱（柜）及接入電源。

（3）室外景觀亮化系統由專業廠家深化設計，設計在配電室預留電源容量及至室外的路由。

（4）抗震支吊架部分根據規范要求設置，并由專業公司深化。

（5）市政通信、有線電視外線工程由建設方委托運營商實施，設計提供進入工程建設紅線范圍內的路徑，保障運營商機房、數據中心、電信間的弱電線槽路徑。弱電智能化深化設計由智能化中標方實施。

3.3供配電系統

3.3.1廠區中心開閉所

本工程廠區擬由市政引來一路10 kV電源，在處于廠區中心位置的3#廠房內設一處中心開閉所，內設高壓環網柜，為其廠區中所有單體各饋出一路10 kV的電源線，10 kV電源線經室外電纜溝引至各廠房，在室外主要分叉路口和各廠房進線位置設電纜井，電纜井至廠房內部的配電間預留穿管。后期根據廠區入住的生產企業方實際用途，確定各廠房變壓器的容量，而后向當地供電局報裝，計費方式采用高供高計。選用一臺容量為SCB15-160 kVA10/0.4 kV的干式變壓器作為廠區公共用電部分的電源，包括室外照明、弱電機房、換熱站、消防設備等，變壓器負載率約為70.6%，變電所由甲方委托供電局設計。功率因數采用低壓側自動補償方式，補償后的功率因數在0.92以上。

3.3.2供電系統

本工程廠區室外主路段設置電纜溝，沿電纜溝的各廠房就近設置配電間，土建施工預留電纜溝到廠房配電間的高壓電纜穿線管，方便后期穿線。等到生產企業入駐后，根據廠房實際采用的電力設備確定變壓器容量，再向當地供電局報裝，對各廠房內的配電系統進行二次設計。廠區內的公共用電設備共用一臺變壓器，設置在廠區中心開閉所，計量方式為高供高計，低壓母線采用單母線不分段運行。

3.3.3照明設計

廠房內普通照明燈采用150W的LED節能光源，采取分組智能控制的方式，在人員出入口安裝智能開關。消防應急照明采用集中電源集中控制型系統，應急照明的疏散照度應滿足規范要求：疏散走道不低于1 lx；樓梯間不低于5 lx；對于人員密集場所的樓梯間和前室不低于10 lx；應急照明的工作時間不小于90 min，備用照明的工作時間不小于180 min。室外照明采用4 m高的庭院燈，光源為48 W大功率白色LED燈，燈桿采用熱鍍鋅噴塑鋼燈桿，燈具光學部分防護等級不低于IP65，燈桿電氣檢修孔部分防護等級不低于IP43。室外照明接地系統采用TN-S系統，要求每個燈桿接地螺栓必須和保護線可靠連接，線路除首末端進行重復接地外，每個燈桿均做一次重復接地，要求接地電阻值不大于10Ω。

3.3.4防雷及接地系統

防雷設計首先應考慮與建筑主體設計相結合，盡量利用建筑物內的導電金屬體，從而做到效益最大化。在保證安全、經濟、穩定的前提下，以最經濟的投資保證防雷裝置的有效性、盡量體現建筑整體的美觀。經過防雷計算，本工程中各廠房的防雷設防均按三類措施設計，各單體利用鋼結構金屬屋面作為接閃帶，屋面所有金屬件采用-24x4的熱鍍鋅扁鋼與接閃器可靠焊接，利用單體內的所有鋼結構柱作引下線。廠房的配電系統采用TN-S形式，總電源的母排（PE線）經總等電位聯結端子板接地，與廠房的防雷接地共用接地網，并將接地電阻控制在1Ω以內，實測不滿足時，增設人工接地。各廠房的配電間內均設置總等電位接線端子箱，在消控室、衛生間、設備用房等做局部等電位接線端子箱。

3.3.5消防設計

本工程的室外消防用水量為20 L/s，依據《建筑設計防火規范》的規定，本工程中的消防用電負荷為三級。本工程采用集中型火災自動報警控制系統，在廠區內的4#廠房一層設消防控制室，消控室的門應能直通室外。系統主要包括火災探測器（辦公區、設備用房設置感煙探測器、感溫探測器；廠房內設置線型光束感煙火災探測器、點型紅外火焰探測器）、聲光警報器、手動報警按鈕等消防聯動控制設計內容。廠房側窗采用電動排煙窗，當火災發生后，電動排煙窗控制器收到消防聯動信號，同時把信號傳輸給開窗器，開窗器接收到消防報警信號后聯動開啟相應的消防排煙窗，完成通風排煙的功能；也可以在火災發生時，現場操作手動控制按鈕，開啟電動排煙窗。

3.3.6電氣節能設計

（1）變電所深入負荷中心，采用三相四線配線方法，單相照明負荷應盡可能均勻平衡到三相負荷，減少星形點的漂移；從變電所引出的配電線纜采用大干線配電方式減少線損，并合理配電減少配電環節。

（2）無功功率因數的補償采用集中和分散就地補償相結合的方式，在變電所低壓側設電容器集中補償，補償后的功率因數不小于0.95。熒光燈等采取就地分散補償措施，不但能降低自身損耗，而且能提高電網質量。

（3）首先，調整燈具的安裝位置，改進安裝方式，調節燈具的懸掛高度，避免直射光或者二次反射光，從而杜絕視覺疲勞[4]；其次，充分利用自然光，按規范中的照度標準進行燈光調節，采用分組設置手動或自動控制開關方式；對走道和樓梯間這樣的公共區域，使用帶聲光自動控制的節能延時開關啟停；室外照明路燈分回路控制，路燈均采用雙光源模式并分別接入兩條開關回路，通過系統編程實現全夜燈和半夜燈模式。

（4）盡量減少電氣設備產品對環境影響、控制污染、保護環境、實現資源的循環利用，避免人為浪費，為提高電能的管理水平提供技術手段。

3.3.7電氣抗震設計

（1）本工程中的電氣配管及電纜橋架、電纜槽盒均進行抗震設防。

（2）電氣設備間及電纜管井不設置在易受震動破壞的場所。配電導體宜采用電纜或電線；電纜橋架、電纜槽盒內敷設的纜線在引進、引出和轉彎處，長度上應留有余量；接地線采取防止地震時被切斷的措施[5]。

（3）引入建筑物的電氣管路在進口處采用柔性線管或采取其他抗震措施；電氣管路不宜穿越且須抗震。

4結束語

建設標準化廠房，充分實現了資源共享，方便了中小企業的運營，降低了中小企業的創業成本，為中小企業爭取更多的經濟效益，是當下廠房建設的主流趨勢。在加快推進標準化廠房建設與運營的同時，標準化廠房的供配電設計是重中之重。供電設計應滿足不同企業的生產需求，以創造更多的價值。合理選用配電設備、保證用電設備可靠性、提高電能利用率，才能有效降低能耗，保障工廠安全穩定運營，促進社會經濟發展。

參考文獻：

[1]涂煥雨，杜彥楠.工業廠房供配電設計的若干思考[J].城市建設理論研究（電子版），2015（14）：423-424.

[2]戈鐵柱.工業廠房供配電設計中的問題分析[J].三角洲，2014（6）：97-98.

[3]繞艷文，范杏元.高壓供電計量方式的選擇[J].電測與儀表，2012（S1）：80-83.

[4]肖嫦.綠色公共建筑電氣設計的分析[J].科技創新導報，2013（13）：44.

[5]中國石油化工集團公司.工業企業電氣設備抗震設計規范：GB50556-2010[S].北京：中國計劃出版社，2010.